算法11 树应用1-赫夫曼树 赫夫曼编码

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赫夫曼树

基本介绍

  1. 给定n个权值作为n个叶子结点,构造一棵二叉树,若该树的带权路径长度(wpl)达到最小,称这样的二叉树为 最优二叉树,也称为哈夫曼树(Huffman Tree), 还有的书翻译为霍夫曼树。
  2. 赫夫曼树是带权路径长度最短的树,权值较大的结点离根较近

赫夫曼树几个重要概念和举例说明

  1. 路径和路径长度:在一棵树中,从一个结点往下可以达到的孩子或孙子结点之间的通路,称为路径。通路中分支的数目称为路径长度。若规定根结点的层数为 1,则从根结点到第 L 层结点的路径长度为 L-1
  2. 结点的权及带权路径长度:若将树中结点赋给一个有着某种含义的数值,则这个数值称为该结点的权。结 点的带权路径长度为:从根结点到该结点之间的路径长度与该结点的权的乘积
  3. 树的带权路径长度:树的带权路径长度规定为所有叶子结点的带权路径长度之和,记为 WPL(weighted path length) ,权值越大的结点离根结点越近的二叉树才是最优二叉树。
  4. WPL最小的就是赫夫曼树

思路图解

给你一个数列 {13, 7, 8, 3, 29, 6, 1},要求转成一颗赫夫曼树.

构成赫夫曼树的步骤:

  1. 从小到大进行排序,将每一个数据,每个数据都是一个节点,每个节点可以看成是一颗最简单的二叉树
  2. 取出根节点权值最小的两颗二叉树
  3. 组成一颗新的二叉树, 该新的二叉树的根节点的权值是前面两颗二叉树根节点权值的和
  4. 再将这颗新的二叉树,以根节点的权值大小 再次排序, 不断重复 1-2-3-4 的步骤,直到数列中,所有的数据都被处理,就得到一颗赫夫曼树
  5. 图解: 1

代码实现

package com.dsh.huffmantree;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

/**
 * @author DSH
 * @date 2020/9/7
 * @description 赫夫曼树
 */
public class HuffmanTree {
    public static void main(String[] args) {
        int arr[] = {13,7,8,3,29,6,1};
        Node root = createrHuffmanTree(arr);
        preOrder(root);
    }

    //编写一个前序遍历的方法
    public static void preOrder(Node root){
        if (root==null){
            System.out.println("树是空树,不能遍历");
            return;
        }
        root.preOrder();
    }

    //创建赫夫曼树
    public static Node createrHuffmanTree(int[] arr){
        //为了操作方便
        //1 遍历arr数组
        //2 将arr的每一个元素构建成一个node
        //3 将node放入到arrayList中
        List<Node> nodes = new ArrayList<>();
        for (int value: arr){
            nodes.add(new Node(value));
        }

        //处理的过程是一个循环的过程
        while (nodes.size()>1){
            //排序
            Collections.sort(nodes);
            System.out.println("nodes=="+nodes);

            //取出根节点权值最小的两颗二叉树
            //1 取出权值最小的节点
            Node left = nodes.get(0);
            //2 取出权值第二小的节点
            Node right = nodes.get(1);
            //3 构建一颗新的二叉树
            Node parent = new Node(left.value+right.value);
            parent.left = left;
            parent.right = right;
            //4 从arraylist中删除处理过的二叉树
            nodes.remove(left);
            nodes.remove(right);
            // 5 将parent加入到node中
            nodes.add(parent);

        }

        //返回赫夫曼树的root节点
        return nodes.get(0);
    }

}

//创建节点类
//为了让node对象持续排序Collections集合排序
class Node implements Comparable<Node>{
    int value;//节点权值
    Node left;//左子节点
    Node right;//右子节点

    public Node(int value) {
        this.value = value;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "value=" + value +
                '}';
    }

    @Override
    public int compareTo(Node o) {
        //从小到大排序
        return this.value-o.value;
    }

    //前序遍历
    public void preOrder(){
        System.out.println(this);
        if (this.left!=null){
            this.left.preOrder();
        }
        if (this.right!=null){
            this.right.preOrder();
        }
    }

}

赫夫曼编码

基本介绍

  1. 赫夫曼编码也翻译为 哈夫曼编码(Huffman Coding),又称霍夫曼编码,是一种编码方式, 属于一种程序算法
  2. 赫夫曼编码是赫哈夫曼树在电讯通信中的经典的应用之一。
  3. 赫夫曼编码广泛地用于数据文件压缩。其压缩率通常在20%~90%之间
  4. 赫夫曼码是可变字长编码(VLC)的一种。Huffman于1952年提出一种编码方法,称之为最佳编码

原理剖析

通信领域中信息的处理方式 1-定长编码

3

通信领域中信息的处理方式 2-变长编码

4

通信领域中信息的处理方式 3-赫夫曼编码

步骤如下:
传输的 字符串

  1. i like like like java do you like a java
  2. d:1 y:1 u:1 j:2 v:2 o:2 l:4 k:4 e:4 i:5 a:5 :9 // 各个字符对应的个数
  3. 按照上面字符出现的次数构建一颗赫夫曼树, 次数作为权值
    步骤:
    构成赫夫曼树的步骤:
    1. 从小到大进行排序, 将每一个数据,每个数据都是一个节点 , 每个节点可以看成是一颗最简单的二叉树
    2. 取出根节点权值最小的两颗二叉树
    3. 组成一颗新的二叉树, 该新的二叉树的根节点的权值是前面两颗二叉树根节点权值的和
    4. 再将这颗新的二叉树,以根节点的权值大小 再次排序, 不断重复 1-2-3-4 的步骤,直到数列中,所有的数据都被处理, 就得到一颗赫夫曼树 5
  4. 根据赫夫曼树,给各个字符,规定编码 (前缀编码), 向左的路径为 0 向右的路径为 1 , 编码 如下:
    o: 1000
    u: 10010
    d: 100110
    y: 100111
    i: 101
    a: 110
    k: 1110
    e: 1111
    j: 0000
    v: 0001.
    l: 001
    : 01(空格)
  5. 按照上面的赫夫曼编码,我们的"i like like like java do you like a java" 意这里我们使用的无损压缩) 10101001101111011110100110111101111010011011110111101000011000011100110011110000110 01111000100100100110111101111011100100001100001110 通过赫夫曼编码处理 长度为 133
  6. 长度为 : 133
    说明:
    原来长度是 359 , 压缩了 (359-133) / 359 = 62.9%
    此编码满足前缀编码,即字符的编码都不能是其他字符编码的前缀。不会造成匹配的多义性 赫夫曼编码是无损处理方案

注意事项

注意, 这个赫夫曼树根据排序方法不同,也可能不太一样,这样对应的赫夫曼编码也不完全一样,但是 wpl 是一样的,都是最小的, 最后生成的赫夫曼编码的长度是一样,比如: 如果我们让每次生成的新的二叉树总是排在权 值相同的二叉树的最后一个,则生成的二叉树为:
6

最佳实践-数据压缩(创建赫夫曼树)

将给出的一段文本,比如 "i like like like java do you like a java" , 根据前面的讲的赫夫曼编码原理,对其进行数 据压缩处理 ,形式如 "1010100110111101111010011011110111101001101111011110100001100001110011001111000011001111000100100100 110111101111011100100001100001110 "
步骤 1:
根据赫夫曼编码压缩数据的原理,需要创建 "i like like like java do you like a java" 对应的赫夫曼树.

思路:
(1) Node { data (存放数据),weight (权值),left 和right }
(2)得到"i like like like java do you likea java"对应的byte【】 数组
(3)编写一个方法,将准备构建赫夫曼树的Node节点放到List ,形式[Node[data='97 weight = 5], Node[date=32,weight=9].....],体现d:1 y:1 u:1 j:2 v:2 o:2 l:4 k:4 e:4i:5 a:5 :9
(4)可以通过List创建对应的赫夫曼树

/**
 * @author DSH
 * @date 2020/9/10
 * @description 赫夫曼编码
 */
public class HUffmanCode {
    public static void main(String[] args) {
        String str = "i like like like java do you like a java";
        byte[] contentBytes = str.getBytes();
        System.out.println(contentBytes.length);//40

        List<Node> nodes = getNodes(contentBytes);
        System.out.println("contentBytes=="+nodes);

        Node root = createHuffmanTree(nodes);
        System.out.println("赫夫曼树==");
        root.preOrder();
    }

    // 接收一个字节数组
    // 返回的就是List [Node[data='97 weight = 5], Node[date=32,weight=9].....]
    private static List<Node> getNodes(byte[] bytes){
        // 创建arraylist
        ArrayList<Node> nodes = new ArrayList<>();
        // 存储每一个byte出现的次数
        HashMap<Byte, Integer> counts = new HashMap<>();
        for (byte b:bytes) {
            Integer count = counts.get(b);
            if (count==null){
                //map中没有这个字符数据
                counts.put(b,1);
            }else {
                counts.put(b,count+1);
            }
        }
        //把每个键值对转成Node对象,并加入到nodes集合
        for (Map.Entry<Byte,Integer> entry:counts.entrySet()){
            nodes.add(new Node(entry.getKey(),entry.getValue()));
        }
        return nodes;
    }

    //通过List 创建对应的赫夫曼树
    private static Node createHuffmanTree(List<Node> nodes){
        while (nodes.size()>1){
            //从小到大排序
            Collections.sort(nodes);
            //取出最后第一个最小的二叉树
            Node leftNode = nodes.get(0);
            //取出最后第二个最小的二叉树
            Node rightNode = nodes.get(1);
            //创建一个新的二叉树,它的根节点没有data 只有权值
            Node parent = new Node(null,leftNode.weight+rightNode.weight);
            parent.left = leftNode;
            parent.right = rightNode;
            //将已经处理的两颗二叉树移除
            nodes.remove(leftNode);
            nodes.remove(rightNode);
            //将新的二叉树加入到nodes
            nodes.add(parent);
        }
        //返回最后的节点 即根节点
        return nodes.get(0);
    }

}


//创建node ,带数据和权值
class Node implements Comparable<Node>{
    Byte data;//存放数据本身 比如a=97 ' ' = 32
    int weight;//权值

    Node left;
    Node right;

    public Node(Byte data, int weight) {
        this.data = data;
        this.weight = weight;
    }

    @Override
    public int compareTo(Node o) {
        return this.weight-o.weight;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Node{" +
                "data=" + data +
                ", weight=" + weight +
                '}';
    }

    //前序遍历
    public void preOrder(){
        System.out.println(this);
        if (this.left!=null){
            this.left.preOrder();
        }
        if (this.right!=null){
            this.right.preOrder();
        }
    }

}

最佳实践-数据压缩(生成赫夫曼编码和赫夫曼编码后的数据)

我们已经生成了 赫夫曼树, 下面我们继续完成任务

  1. 生成赫夫曼树对应的赫夫曼编码 , 如下表: =01 a=100 d=11000 u=11001 e=1110 v=11011 i=101 y=11010 j=0010 k=1111 l=000 o=0011
  2. 使用赫夫曼编码来生成赫夫曼编码数据 ,即按照上面的赫夫曼编码,将"i like like like java do you like a java" 字符串生成对应的编码数据, 形式如下. 1010100010111111110010001011111111001000101111111100100101001101110001110000011011101000111100101000101111111100110001001010011011100
  3. 思路分析
    • 将赫夫曼编码表存放在Map<Byte,String>形式
      32->01 97->100 100->11000等等[形式]
    • 在生成赫夫曼编码表时,需要去拼接路径,定义一个StringBuilder,存储某个叶子节点的路径
  4. 代码实现:
    // 2 生成赫夫曼树对应的赫夫曼编码
    //思路
    //1. 将赫夫曼编码表存放在Map<Byte,String>形式
    //    32->01 97->100 100->11000等等[形式]
    static Map<Byte,String> huffmanCodes = new HashMap<>();
    //2. 在生成赫夫曼编码表时,需要去拼接路径,定义一个StringBuilder,存储某个叶子节点的路径
    static StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
    
    //为了调用方便,重载getCodes
    private static Map<Byte,String> getCodes(Node root){
        if (root==null){
            return null;
        }
        //处理root的左子树
        getCodes(root.left,"0",stringBuilder);
        //处理root的右子树
        getCodes(root.right,"1",stringBuilder);
        return huffmanCodes;
    }
    
    /**
     * 功能: 将传入的node节点的所有叶子节点的赫夫曼编码得到,并放入到huffmanCodes集合
     * @param node 传入节点
     * @param code 路径: 左子节点是0,右子节点是1
     * @param stringBuilder 用于拼接路径
     */
    private static void getCodes(Node node,String code,StringBuilder stringBuilder){
        StringBuilder stringBuilder2 = new StringBuilder(stringBuilder);
        //将code加入到StringBuilder2
        stringBuilder2.append(code);
        if (node!=null){//空节点不处理
            //判断当前node是叶子节点还是非叶子节点
            if (node.data==null){//非叶子节点
                //递归处理
                //向左递归
                getCodes(node.left,"0",stringBuilder2);
                //向右递归
                getCodes(node.right,"1",stringBuilder2);
            }else {
                huffmanCodes.put(node.data,stringBuilder2.toString());
            }
        }
    }
  1. 测试
main{
    //测试是否生成了对应的赫夫曼编码
    getCodes(root);
    System.out.println("生成的赫夫曼编码表=="+huffmanCodes);
    //打印结果
    {32=01, 97=100, 100=11000, 117=11001, 101=1110, 118=11011, 105=101, 121=11010, 106=0010, 107=1111, 108=000, 111=0011}
}

最佳实践-数据解压(使用赫夫曼编码解码)

使用赫夫曼编码来解码数据,具体要求是

  1. 前面我们得到了赫夫曼编码和对应的编码 byte[] , 即:[-88, -65, -56, -65, -56, -65, -55, 77 , -57, 6, -24, -14, -117, -4, -60, -90, 28]
  2. 现在要求使用赫夫曼编码, 进行解码,又 重新得到原来的字符串"i like like like java do you like a java"
  3. 思路:解码过程,就是编码的一个逆向操作。
  4. 代码实践:
//3 数据解压
    // 编写一个方法, 将字符串对应的byte[] 数组,通过生成的赫夫曼编码表, 返回一个赫夫曼编码  压缩后的byte[]
    /**
     *
     * @param bytes  原始的字符串对应的byte[]
     * @param huffmanCodes 生成的赫夫曼编码map
     * @return 返回赫夫曼编码处理后的byte[]
     * 举例 String content = "i like like like java do you like a java"; => byte[] contentBytes = str.getBytes();
     * 返回的是 字符串 "1010100010111111110010001011111111001000101111111100100101001101110001110000011011101000111100101000101111111100110001001010011011100"
     * => 对应的byte[] huffmanCodeBytes, 即8位对应一个byte, 放入到huffmanCodeBytes
     * huffmanCodeBytes[0] = 10101000(补码) =>byte [推导 10101000 => 10101000 -1 => 10100111(反码) => 11011000 = -88]
     * huffmanCodeBytes[1] = -88
     */
    private static byte[] zip(byte[] bytes,Map<Byte,String> huffmanCodes){
        //1. 利用huffmanCodes 将bytes 转成 赫夫曼编码对应的字符串
        StringBuilder stringBuilder1 = new StringBuilder();
        // 遍历byte数组
        for (byte b : bytes){
            stringBuilder.append(huffmanCodes.get(b));
        }
//        System.out.println("stringBuilder=="+stringBuilder.toString());//1010100010111111110010001011111111001000101111111100100101001101110001110000011011101000111100101000101111111100110001001010011011100
        //将1010100010111111... 转成byte[]
        //统计返回byte[] huffmanCodeBytes 长度
        int len;
        if (stringBuilder.length()%8==0){
            len = stringBuilder.length()/8;
        }else {
            len = stringBuilder.length()/8+1;
        }
        // 创建一个存储压缩后的byte数组
        byte[] huffmanCodeBytes = new byte[len];
        int index = 0; //记录是第几个byte
        for (int i = 0; i < stringBuilder.length(); i+=8) {//因为是每8位一个byte  所以步长+8
            String strByte;
            if (i+8>stringBuilder.length()){
                //不够8位
                strByte = stringBuilder.substring(i);
            }else {
                strByte = stringBuilder.substring(i,i+8);
            }
            // 将strByte转成一个byte, 放入到huffmanCodeBytes
            huffmanCodeBytes[index] = (byte) Integer.parseInt(strByte,2);//二进制
            index++;
        }

        return huffmanCodeBytes;
    }

方法调用封装

    //使用一个方法,将方法封装起来 便于调用
    /**
     * @param bytes 原始的字符串对应的字节数组
     * @return 是经过赫夫曼编码处理后的字节数组(压缩后的数组)
     */
    private static byte[] huffmanZip(byte[] bytes){
        // 拿到nodes
        List<Node> nodes = getNodes(bytes);
        // 根据nodes创建赫夫曼树
        Node root = createHuffmanTree(nodes);
        //对应的赫夫曼编码
        Map<Byte, String> huffmanCodes = getCodes(root);
        //根据生成的赫夫曼编码  压缩得到压缩后的赫夫曼编码字节数组
        byte[] huffmanCodeBytes = zip(bytes, huffmanCodes);
        return huffmanCodeBytes;
    }

main中调用

    public static void main(String[] args) {
        String str = "i like like like java do you like a java";
        byte[] contentBytes = str.getBytes();
        System.out.println(contentBytes.length);//40

//        //1 拿到nodes
//        List<Node> nodes = getNodes(contentBytes);
//        System.out.println("contentBytes=="+nodes);
//
//        //2 创建二叉树 赫夫曼树
//        Node root = createHuffmanTree(nodes);
//        System.out.println("赫夫曼树==");
//        root.preOrder();
//
//        //3 测试是否生成了对应的赫夫曼编码
//        getCodes(root);
//        System.out.println("生成的赫夫曼编码表=="+huffmanCodes);
//
//        //4 赫夫曼编码 数据解压
//        byte[] huffmanCodeBytes  = zip(contentBytes,huffmanCodes);
//        System.out.println("huffmanCodeBytes=="+Arrays.toString(huffmanCodeBytes));

        byte[] huffmanCodeBytes = huffmanZip(contentBytes);
        System.out.println("huffmanCodeBytes=="+Arrays.toString(huffmanCodeBytes));
        // 输出 [-88, -65, -56, -65, -56, -65, -55, 77, -57, 6, -24, -14, -117, -4, -60, -90, 28]
        // 长度 17
        // 压缩率 (40-17) 40 = 57.5%

    }

解压为字符串并输出

使用赫夫曼编码来解码数据,具体要求是

  1. 前面我们得到了赫夫曼编码和对应的编码 byte[] , 即:[-88, -65, -56, -65, -56, -65, -55, 77 , -57, 6, -24, -14, -117, -4, -60, -90, 28]
  2. 现在要求使用赫夫曼编码, 进行解码,又 重新得到原来的字符串"i like like like java do you like a java"
  3. 思路:解码过程,就是编码的一个逆向操作。
  4. 代码实现:
    // 5 完成数据的解压
    // 思路
    // 1. 将huffmanCodeBytes :[-88, -65, -56, -65, -56, -65, -55, 77, -57, 6, -24, -14, -117, -4, -60, -90, 28]
    // 重新转成赫夫曼编码对应的二进制字符串  "1010100010111111110010001011111111001000101111111100100101001101110001110000011011101000111100101000101111111100110001001010011011100"
    // 2. 赫夫曼编码对应的二进制的字符串 "101010001011111111001..." => 对照赫夫曼编码 => "i like like like java do you like a java"
    /**
     * @param huffmanCodes 赫夫曼编码表 map
     * @param huffmanBytes 赫夫曼编码得到的字节数组
     * @return 返回原来的字符串对应的数组
     */
    private static byte[] decode (Map<Byte,String> huffmanCodes, byte[] huffmanBytes){
        //1 先得到huffmanBytes 对应的二进制的字符串 形如 1010100010111...
        StringBuilder stringBuilder = new StringBuilder();
        //2 将byte数组转成二进制的字符串
        for (int i = 0; i < huffmanBytes.length; i++) {
            //判断是不是最后一个字节
            boolean flag = (i==huffmanBytes.length-1);
            stringBuilder.append(byteToBitString(!flag,huffmanBytes[i]));
        }
//        System.out.println("赫夫曼字节数组对应的二进制字符串="+stringBuilder1);//1010100010111...
        //把字符串按照指定的赫夫曼编码进行解码
        //把赫夫曼编码表进行调换, 因为要反向查询 a->100 100->a
        Map<String,Byte> map = new HashMap<>();
        for (Map.Entry<Byte,String> entry: huffmanCodes.entrySet()){
            map.put(entry.getValue(),entry.getKey());
        }
//        System.out.println("map=="+map);//{000=108, 01=32, 100=97, 101=105, 11010=121, 0011=111, 1111=107, 11001=117, 1110=101, 11000=100, 11011=118, 0010=106}
        List<Byte> list = new ArrayList<>();
        // i 可以理解成是索引 , 扫描stringBuilder
        for (int i = 0; i < stringBuilder.length(); ) {
            int count = 1;// 小的计数器
            boolean flag = true;
            Byte b = null;
            while (flag){
                //1010100010111...
                //取出一个'1'或'0'
                String key = stringBuilder.substring(i,i+count);// i不动 count移动  直到匹配到一个字符
                b = map.get(key);
                if (b == null){
                    count++;
                }else {
                    flag = false;
                }
            }
            list.add(b);
            i += count;//让i直接移动到count
        }
        //当for循环结束后, list中就存放了所有的字符 "i like java..."
        //把list中的数据放入到byte[] 并返回
        byte[] b = new byte[list.size()];
        for (int i = 0; i < b.length; i++) {
            b[i] = list.get(i);
        }
        return b;
    }

    /**
     * 将一个byte转成一个二进制的字符串
     * flag 标志是否需要补高位 如果是true 表示需要补高位  flase表示不补  如果是最后一个字节 无需补高位
     * return 是该b 对应的二进制的字符串, (注意是按补码返回)
     */
    private static String byteToBitString(boolean flag,byte b){
        //使用变量保存b
        int temp = b;//将b转成int
        //如果是正数 还存在补高位的问题
        if (flag){
            temp |= 256;//按位与 256 1 0000 0000  | 0000 0001 => 1 0000 0001
        }
        String str = Integer.toBinaryString(temp);//返回的是temp对应的二进制的补码
        System.out.println("str="+str);
        if (flag){
            return str.substring(str.length()-8);
        }else {
            return str;
        }
    }

main中调用

    //解压 
    byte[] sourceBytes = decode(huffmanCodes, huffmanCodeBytes);
    System.out.println("原来的字符串==" + new String(sourceBytes));//i like like like java do you like a java

最佳实践-文件压缩

来完成对文件的压缩和解压, 具体要求: 给你一个图片文件,要求对其进行无损压缩, 看看压缩效果如何。

  1. 思路:读取文件-> 得到赫夫曼编码表 -> 完成压缩
  2. 代码实现:
 // 7 编写一个方法 将一个文件进行压缩
    /**
     *
     * @param srcFile 传入的文件路径
     * @param dstFile 压缩后的文件目标输出目录
     */
    public static void zipFile(String srcFile,String dstFile){
        //创建输入输出流
        FileOutputStream outputStream = null;
        FileInputStream inputStream = null;
        //对象输出流
        ObjectOutputStream oos = null;

        try {
            //创建文件的输入流
            inputStream = new FileInputStream(srcFile);
            //创建一个和源文件大小一样的byte[]
            byte[] b = new byte[inputStream.available()];
            //读取文件
            inputStream.read(b);
            // 直接对源文件压缩
            byte[] huffmanBytes = huffmanZip(b);
            // 创建文件的输出流,存放压缩文件
            outputStream = new FileOutputStream(dstFile);
            //创建一个和文件输出流关联的ObjectOutputStream
            oos = new ObjectOutputStream(outputStream);
            //把 赫夫曼编码后的字节数组写入压缩文件
            oos.writeObject(huffmanBytes);//先把huffmanBytes
            // 这里以对象流的方式写入赫夫曼编码, 是为了解压的时候恢复源文件时使用
            // 注意: 一定要把赫夫曼编码写入压缩文件
            oos.writeObject(huffmanCodes);

        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
            System.out.println(e.getMessage());
        }finally {
            try {
            inputStream.close();
            outputStream.close();
            oos.close();
            } catch (Exception e) {
                System.out.println(e.getMessage());
            }
        }
    }

main测试

    //测试文件压缩
    String srcFile = "/Users/dongshuhuan/Desktop/20200917002027.jpg";
    String dstFile = "/Users/dongshuhuan/Desktop/zip_20200917002027.jpg";
    zipFile(srcFile, dstFile);
    System.out.println("压缩文件OK");

最佳实践-文件解压(文件恢复)

具体要求:将前面压缩的文件,重新恢复成原来的文件。

  1. 思路:读取压缩文件(数据和赫夫曼编码表)-> 完成解压(文件恢复)
  2. 代码实现:
//8 编写一个方法 完成对压缩文件的解压
    /**
     * @param zipFile 压缩文件路径
     * @param dstFile 将文件解压到哪个路径
     */
    public static void unzipFile(String zipFile, String dstFile) {
        //定义文件输入流
        InputStream is = null;
        // 定义一个对象输入流
        ObjectInputStream ois = null;
        // 定义文件的输出流
        OutputStream os = null;
        try {
            //创建文件输入流
            is = new FileInputStream(zipFile);
            //创建一个和 is 关联的对象输入流
            ois = new ObjectInputStream(is);
            //读取 byte 数组 huffmanBytes
            byte[] huffmanBytes = (byte[]) ois.readObject();
            //读取赫夫曼编码表
            Map<Byte, String> huffmanCodes = (Map<Byte, String>) ois.readObject();
            //解码
            byte[] bytes = decode(huffmanCodes, huffmanBytes); //将 bytes 数组写入到目标文件
            os = new FileOutputStream(dstFile);
            //写数据到 dstFile 文件
            os.write(bytes);
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(e.getMessage());
        } finally {
            try {
                os.close();
                ois.close();
                is.close();
            } catch (Exception e2) {
                System.out.println(e2.getMessage());
            }
        }
    }

main方法测试

    //解压文件
    String zipFile = "/Users/dongshuhuan/Desktop/zip_20200917002027.jpg";
    String dstFile2 = "/Users/dongshuhuan/Desktop/unzip_20200917002027.jpg";
    unzipFile(zipFile, dstFile2);
    System.out.println("解压成功");

赫夫曼编码压缩文件注意事项

  1. 如果文件本身就是经过压缩处理的,那么使用赫夫曼编码再压缩效率不会有明显变化, 比如视频,ppt 等等文件
  2. 赫夫曼编码是按字节来处理的,因此可以处理所有的文件(二进制文件、文本文件)
  3. 如果一个文件中的内容,重复的数据不多,压缩效果也不会很明显.